0 引言
目前我國工農業生產對溫濕度、露點、壓力等多參數實時監測與控制需求越來越大，尤其是電力、半導體和微電子、冶金、石化、化纖等工藝過程及食品、倉儲等領域。
國外溫濕度和壓力測控系統發展迅速，在智能化、自適應、參數自整定等方面成果顯著。國內成熟產品主要以“點位”控制為主，只適應一般溫濕度系統測控，而適應于較高控制場合的智能化、自適應測控系統國內技術還不成熟，現有監測系統大多為有線監測系統，而對利用無線網絡和信息融合等技術的無線監測技術研究較少。所以結合無線Zigbee模塊技術，開發一種多參數、多點分布式和無線傳輸監測系統十分必要。
1 系統方案設計
無線溫濕度壓力檢測儀主要實現各通道數據的巡回檢測、處理、計算、顯示，還要實現和數據接收器之間的數據傳輸。該無線溫濕度壓力檢測儀采用單片全校準溫濕度傳感器SHT75 作為濕度敏感元件，以MS5541C 壓力傳感器作為壓力測量元件，以超低功耗單片機MSP430F448為核心進行數據處理, 實現了對溫度、濕度、露點溫度、壓力進行ZigBee數據采集和高速高精度測量。
圖1 系統結構
2 系統硬件結構
（1） 電源部分設計
電源供電模塊主要功能是給其他各個模塊供電以及在無市電的情況下用備用5 號電池進行供電。本無線溫濕度壓力檢測儀主要是采用開關電源芯片LM2576，給單片機和MSP430F448無線模塊供電。
圖2 電源電路
設計的電路如圖2 所示，由LM2576 構成的基本穩壓電路僅需四個外圍器件。
(2) 溫濕度傳感器和處理器接口設計
本無線溫濕度壓力檢測儀溫濕度測量部分主要是采用SHT75 溫濕度傳感器測量氣體溫度和濕度。SHT75 采用兩線制接口和處理器連接，在溫濕度測量中，利用單片機的PB1 作為數據時鐘信號線，用PB0 控制數字輸入輸出端口。 SH75溫濕度傳感器和處理器接口圖如圖3 所示。
圖3 SHT75 和處理器接口圖
(3) 壓力傳感器和處理器接口設計
本無線溫濕度壓力檢測儀壓力檢測部分主要是采用MS5541C 壓力傳感器測量氣體壓力。MS5541C 采用3 線的SPI接口可以和所有的微處理器進行通訊。在壓力測量中，利用單片機的PB3 來虛擬時鐘線，用PB5 控制數字輸入端口，用PB6控制數字輸出端口，用PB7 作為數據時鐘信號線，另外為傳感器提供3V 和5V 的供電電壓，同時在DIN、MCLK 和SCLK 的端口處外接下拉電阻，見圖4。
圖4 MS5541 壓力測量模塊接口圖
(4) ZigBee無線模塊
多參數檢測系統具有微型化、集成化、高精度、低功耗設計要求，因此選擇集發射和接收一體的單片收發芯片CC2530作為系統無線收發芯片。該芯片是TI公司推出的低功耗2.4G ZigBee無線模塊芯片，工作電壓為直流2.0-3.7V，CC2530 結合了RF 收發器功能，業界標準的增強型8051 CPU，系統具有可編程閃存，8 kB RAM 等功能。CC2530 有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256kB 的閃存。CC2530 具有不同的運行模式，使得它能適應超低功耗要求的系統。運行模式之間的轉換時間短，進一步確保了低能源消耗。
3 系統軟件設計
本文所設計的無線溫濕度壓力檢測儀軟件主要完成如下功能：用于參數的初始化以及數據采集器各接口的初始化, 主要是MSP43OF448 時鐘頻率的選擇、定時器的初始化、串口的SPI 初始化、MS5541和SHT75 的初始化、ZigBee模塊的初始化；溫濕度及壓力數據采集；在溫度沒有出現異常狀況時是每隔10 分鐘向數據接收器發送一次數據，然后接收數據接收器發送來的新的命令并進行相應的ZigBee數據采集處理。
結合前述各種硬件電路及功能，程序設計主要包括以下幾個模塊：主程序設計、溫濕度測量程序設計、壓力測量程序設計、LCD 顯示程序設計、報警程序設計和無線通信程序設計等。
4 系統測試
本儀器采用遍歷地址算法，每個ZigBee無線模塊有唯一的地址，使用高精度溫濕度傳感器和壓力傳感器，ZigBee數據采集后的數據使用滑動平滑濾波和一階滯后濾波的復合濾波算法，大大提高了系統精度，經過測試，系統的主要技術指標為:
⑴ 露點測量范圍: -60℃ -+20℃
⑵ 露點測量精度：≤ ±1 ℃（－40℃～＋ 20℃）
⑶ 分辨率:0.1℃
⑷ 響應時間：≤ 5 分鐘/ 點
⑸ 濕度測量精度：±3.0％ RH
⑹ 溫度測量精度：±0.4 ℃ ( 在25℃ )
⑺ 壓力測量精度：1.2 mbar⑻ 檢驗方式：自校準功能
5 結束語
本儀器利用ZigBee無線模塊傳輸數據，對溫度、濕度、壓力進行ZigBee數據采集，解決了國產露點壓力測試儀精度低、穩定性差、校準難度大和測量參數單一的缺點，具有很高的精度和穩定性，具有強大的測量功能和數據處理功能，并且價位不高，具有很廣闊的應用前景。